Posta a nord della città di Gubbio tra il Monte Foce e il Monte Ingino, la Gola del Bottaccione, sito scientifico di rilevanza mondiale, è stata definita "scrigno del passato" poiché rappresenta una sequenza stratigrafica completa appartenente alla porzione medio alta della successione umbro-marchigiana, che va dalla fine del Giurassico (145 milioni di anni fa) a gran parte del Terziario (13 milioni di anni fa).
La Gola del Bottaccione è una profonda valle fluviale tra il monte Ingino e il monte Foce (o Calvo), che deve la sua origine all'azione erosiva esercitata negli ultimi 2-3 milioni di anni dal torrente Camignano, presente ancora oggi sul suo fondo valle, ove, parallela al torrente, scorre, per un tratto di dodici chilometri, la strada statale 298, detta Eugubina, che congiunge Gubbio a Scheggia.
I primi studi stratigrafici sul Bottaccione si devono a Guido Bonarelli (1871-1951), scienziato italiano, con la prima memoria geologica sul territorio di Gubbio (1891) e la prima descrizione geologica dell'Umbria centrale (1901). Nel Bottaccione egli individuò quello che poi sarebbe stato chiamato, dal suo nome, "livello Bonarelli" o "OAE2", acronimo di Oceanic Anoxic Event 2, evento anossico o estinzione del tardo Cenomaniano - Turoniano basale, 94 milioni di anni fa.
Si tratta di un livello bituminoso composto da sedimenti prevalentemente argillosi e siltosi, di colore nerastro, con basso tenore in carbonato di calcio, ricchi di silice (derivata dalla deposizione di scheletri di Radiolari) e con abbondante materia organica.
La formazione del sedimento argilloso avvenne per un forte impoverimento di ossigeno delle acque dei mari causato dal depositarsi sui fondali di grandi quantità di materia organica dovuto alla conquista delle terre emerse da parte degli oceani, che favorì la morte degli organismi viventi e la conservazione e trasformazione dei loro resti in scisti bituminosi, considerati quindi anche le rocce-madri del petrolio.
Negli anni Settanta, il geologo americano Walter Alvarez scoprì (con l'aiuto del padre Luis, premio Nobel per la Fisica e di altri scienziati dell'Università della Califomia a Berkeley) che un sottile strato di roccia del Bottaccione, privo di qualsiasi forma di vita, presentava una concentrazione trenta volte superiore al normale di iridio (un metallo raro sulla terra, ma presente nello spazio), marcando il passaggio tra Cretaceo e Terziario, 65 milioni di anni fa.
Questa esagerata presenza del metallo indusse gli Alvarez a formulare diverse ipotesi, finchè essi, nel 1979, proposero la soluzione: un grosso meteorite di 10 km di diametro doveva aver colpito la terra immettendo nell'atmosfera un'enorme quantità di iridio e determinando in questo modo un nuovo evento anossico che doveva portare all'estinzione deI dinosauri.
La teoria degli Alvarez è tuttora oggetto del dibattito scientifico, che identifica anche altre cause come responsabili dell'estinzione di massa tra Cretaceo e Terziario.
Nel 2023 al sito è stato inoltre assegnato il Golden Spike del Campaniano (83,6 mil. di anni fa), che diventa così un punto di riferimento (GSSP, ovvero Global Boundary Stratotype Sections and Points) delle sezioni che definiscono i limiti inferiori degli stadi geologici sulla Carta Cronostratigrafica Internazionale.
Si tratta quindi di un affioramento di rocce che, sulla base di informazioni paleontologiche, fisiche e chimiche, consente di definire precisamente il limite tra le due età geologiche del Santoniano e del Campaniano.
La Gola del Bottaccione, chiamata anche Gola dell'Iridio, è oggi in corsa per ottenere il riconoscimento dell'Unesco come “Global Geopark”.
Il luogo è altresì ricco di importanti testimonianze naturalistiche (per le rare specie botaniche) e storico-artistiche, come la diga e l'acquedotto medievali (XIII-XIV sec.) e il monastero di S. Ambrogio (XIV sec.).